(57)【要約】【課題】仮組みした環状シール体が第２フランジから脱落することなく、またそのための作業が煩雑化することなく簡単で便利に組付けすることが可能となり、組付性が改善される排気管継手を提供する。【解決手段】第１排気管１の第１フランジ１Ｆと、第２排気管２の第２フランジ２Ｆと、第１フランジ１Ｆと第２フランジ２Ｆとを環状シール体Ａを介装して圧接させる圧接機構３とにより、第１排気管１と第２排気管２とが相対角度変位可能に気密接合される排気管継手において、環状シール体Ａの内周面１６に摺動面１２が形成され、第２フランジ２Ｆの外周面９ａが摺動面１２に相対角度変位可能に当接する凸球面状外周面に形成されており、環状シール体Ａを第１フランジ１Ｆの筒管部５Ａに圧入内嵌する構成とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１排気管とこれに対向配備される第２排気管とが、前記第１排気管に形成される第１フランジと、前記第２排気管に形成される第２フランジと、前記第１フランジと前記第２フランジとをこれら両フランジ間に環状シール体が介装される状態で圧接させる圧接機構とにより、相対角度変位可能に気密接合されている排気管継手であって、
前記環状シール体の内周面に摺動面が形成され、前記第２フランジの外周面が前記摺動面に相対角度変位可能に当接する凸球面状外周面に形成されており、前記環状シール体を前記第１フランジに抜止め状態で内嵌する構成とされている排気管継手。
【請求項２】
前記第１フランジの、これに内嵌される前記環状シール体の嵌め込み限界を定める環状受止め面が、管軸心に近い箇所ほど前記管軸心方向において奥に寄る傾斜を持つテーパ面に形成されている請求項１に記載の排気管継手。
【請求項３】
前記摺動面に、耐熱性潤滑材の保持が可能となる凹部が形成されている請求項１又は２に記載の排気管継手。
【請求項４】
前記凹部が、管軸心に沿う方向での断面形状が階段状を呈するように前記環状シール体に形成される複数の周溝で構成されている請求項３に記載の排気管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の排気系における排気管どうしの接続に好適な排気管継手に係り、詳しくは、第１排気管とこれに対向配備される第２排気管とが、第１排気管に形成される第１フランジと、第２排気管に形成される第２フランジと、第１フランジと第２フランジとをこれら両フランジ間に環状シール体が介装される状態で圧接させる圧接機構とを有して成る管継手部により、相対角度変位可能に気密接合されている排気管継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排気管継手は、特許文献１（図２〜図５を参照）において開示されるように、集合管と排気管との接続部や排気管どうしの接続部において採用されている。例えば、特許文献１の図２のものでは、第１排気管である集合管の一体フランジ（２２：第１フランジ）と第２排気管である排気管（３）の浮動フランジ（９：第２フランジ）との間に環状シール体である環状シールリング（４）を介装させる。そして、両フランジに亘って架設されるコイルスプリング（１１）を伴うセットボルト（１０）により、排気管（３）において凸球面状に形成されている先端部分の外周シール座（３ａ）と環状シールリング（４）の内周シール面（４ｂ）とが圧接される構造とされている。
【０００３】
このような構造の排気管継手を組付けるには、まず環状シールリング（４）を一体フランジ（２２）内に入れ込んでセットし、それから排気管（３）を環状シールリング（４）に押し付けながら、浮動フランジ（９）に貫通されるセットボルト（１０）を一体フランジ（２２）に螺着する、という順序になる。
【０００４】
この場合、環状シールリング（４）は単に一体フランジ（２２）に嵌め入れてあるだけなので、一体フランジ（２２）が下向きとなる作業では、環状シールリング（４）が落ちないようにしながらの煩雑な組付けとなる不便さがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９１８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、仮組みした環状シール体が第２フランジから脱落することなく、またそのための作業が煩雑化することなく簡単で便利に組付けすることが可能となり、組付性が改善される排気管継手を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、第１排気管１とこれに対向配備される第２排気管２とが、前記第１排気管１に形成される第１フランジ１Ｆと、前記第２排気管２に形成される第２フランジ２Ｆと、前記第１フランジ１Ｆと前記第２フランジ２Ｆとをこれら両フランジ１Ｆ，２Ｆ間に環状シール体Ａが介装される状態で圧接させる圧接機構３とにより、相対角度変位可能に気密接合されている排気管継手において、
前記環状シール体Ａの内周面１６に摺動面１２が形成され、前記第２フランジ２Ｆの外周面９ａが前記摺動面１２に相対角度変位可能に当接する凸球面状外周面に形成されており、前記環状シール体Ａを前記第１フランジ１Ｆに抜止め状態で内嵌する構成とされていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の排気管継手において、前記第１フランジ１Ｆの、これに内嵌される前記環状シール体Ａの嵌め込み限界を定める環状受止め面１８が、管軸心Ｐに近い箇所ほど前記管軸心Ｐ方向において奥に寄る傾斜を持つテーパ面に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の排気管継手において、前記摺動面１２に、耐熱性潤滑材の保持が可能となる凹部２４が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の排気管継手において、前記凹部２４が、管軸心Ｐに沿う方向での断面形状が階段状を呈するように前記環状シール体Ａに形成される複数の周溝２５で構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、第１排気管と第２排気管とをシールしつつ、それら両排気管の相対角度変位が可能となる利点がある。そして、シール体は第１フランジに抜止め状態で内嵌されているので、第１排気管が第１フランジが下となる下向き姿勢になっても抜け落ちてしまうことがない。故に、第２排気管の第２フランジをシール体にあてがっての圧接機構の操作時に、シール体が抜け出てしまうとか、その抜け出ようとするシール体を押さえながら第２フランジをあてがう等の煩雑な操作が不要であり、簡単で便利に排気管継手の組付けが行えるようになる。その結果、仮組みした環状シール体が第２フランジから脱落することなく、またそのための作業が煩雑化することなく簡単で便利に組付けすることが可能となり、組付性が改善される排気管継手を提供することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、環状受止め面が、管軸心に近い箇所ほど管軸心方向において奥に寄る傾斜を持つテーパー面であることにより、圧接機構による第２排気管が押付けられて、圧入されているシール体をさらに奥に押す力が作用する場合には、シール体は径内方向に縮小してしようとして第２フランジとの圧接力が増す方向に作用する、という好ましい効果が発揮される。
【００１３】
請求項３の発明によれば、環状シール体の摺動面には潤滑材の保持が可能となる凹部が形成されているから、第２フランジと圧接される状態での揺動移動による摩耗が繰返し行われても、凹部に保持されている潤滑材が外周面と摺動面との間に浸透する状態が長期に亘って維持されるようになる。しかも、潤滑材が耐熱性のものであるから、自動車の排気系等の比較的高温の流体を扱う場合にも好適なものとなる利点がある。従って、フランジ面と環状シール体との摺動面に付加される潤滑材が早期には減り難いようにして、異常摩耗音等が生ぜず耐久性が改善される排気管継手を提供することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、摺動面に形成される凹部が複数の周溝で成る階段状のものに構成されているので、摺動面としての必要強度を備えながらも潤滑材が三次元的な状態で長期に亘って保持できるものとなり、請求項３の発明による前記効果を強化することが可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】排気管継手の構造を示す断面図（実施例１）
【図２】図１の摺動部構造を示す要部の拡大断面図
【図３】シール体が図２の状態から１ｍｍ摩耗したときの断面図
【図４】シール体の第１フランジへの組付け手段を示す要部の作用図
【図５】管継手用シール体の製造方法を示し、（ａ）は複合テープ作成工程、（ｂ）は成形工程
【図６】管継手用シール体の製造方法を示し、（ａ）は潤滑材塗布工程、（ｂ）は仕上げ工程
【図７】実施例２による環状シール体の形状を示す半断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明による排気管継手の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
〔実施例１〕
実施例１による排気管継手Ｔは、図１〜図３に示すように、自動車の排気系における管継手部に適用されている。即ち、鋼管製の第１排気管１に形成される第１フランジ１Ｆと、鋼管製の第２排気管２に形成される第２フランジ２Ｆと、第１フランジ１Ｆと第２フランジ２Ｆとをこれら両フランジ１Ｆ，２Ｆ間に管継手用シール体である環状シール体（以下、単に「シール体」と略称する）Ａが介装される状態で圧接させる圧接機構３とを有して排気管継手Ｔが構成されている。それにより、第１排気管１とこれに対向配備される第２排気管２とが相対角度変位可能に気密接合されている。
【００１８】
板金材製の第１フランジ部１Ｆは、第１排気管１の先端部に溶着等によって気密状に外嵌固定される基端筒部４と、基端筒部４に続く拡径湾曲部５、拡径湾曲部５から径外側に屈曲されて形成されるフランジ部６とを有して形成されている。第２排気管２は、拡径された先端管部２ｂと、この先端管部２ｂと管本体部２ａとを繋ぐテーパ管部２ｃとを有して成り、板金材製の第２フランジ２Ｆは、先端管部２ｂの先端部に溶着等によって気密状の外嵌固定される胴部７と、胴部７から径外側に屈曲されて形成されるフランジ部８と、胴部７から先端側に湾曲縮径されながら延長される先窄まり部９とを有して形成されている。
【００１９】
拡径湾曲部５は、第１排気管１の管軸心Ｐと平行な筒管部５Ａと、テーパ管部５Ｂとから成り、シール体Ａは、筒管部５Ａに内嵌する直胴外周面１０と、テーパ管部５Ｂに内嵌合する傾斜面１１とを有して拡径湾曲部５に内嵌収容されている。先窄まり部９の外周面９ａは第２排気管２の管軸心Ｚ上に中心Ｘを有する半径ｒの凸球面状外周面に形成されており、その凸球面状外周面９ａに相対角度変位可能に当接する凹球面状内周面を呈する摺動面１２がシール体Ａに形成されている。つまり、シール体Ａの内周面１２が摺動面に形成され、かつ、第２フランジ２Ｆの外周面９ａが、摺動面１２に相対角度変位可能に当接する凸球面状外周面に形成されている。これにより、第１排気管１と第２排気管２との良好なシール性を維持しつつ、両排気管１，２の相対角度変位が可能となる優れものの排気管継手Ｔが実現されている。
【００２０】
圧接機構３は、図１に示すように、第１及び第２フランジ１Ｆ，２Ｆに形成されている孔１ｋ、２ｋに挿通される鍔付ボルト１３と、ナット１４と、鍔付ボルト１３に嵌装されるコイルバネ１５とを図示のように組付けることにより構成されており、コイルバネ１５の弾性力によって第１及び第２フランジ１Ｆ，２Ｆを互いに接近する方向に常時押圧付勢することで排気管継手Ｔを形成及び維持している。鍔付ボルト１３とナット１４との締付操作により、コイルバネ１５のセット長を変えて第１及び第２フランジ１Ｆ，２Ｆの押圧付勢力を調節設定可能である。この圧接機構３は、管軸心Ｐ，Ｚを中心とする円周上の均等角度毎の複数箇所（２〜４箇所等）に設けられている。
【００２１】
シール体Ａは、図１〜図４に示すように、管軸心Ｐと平行な直胴外周面１０と傾斜面１１とで成る外周面２０、及び管軸心Ｐと平行な直胴内周面１７と摺動面１２とで成る内周面１６を有するリング状のものに形成されている。図４に示すように、シール体Ａ、即ち直胴外周面１０の径（外径）Ｒは、筒管部５Ａの内周面１９の径（内径）Ｗと同じか僅かに大きい値に設定（Ｒ≧Ｗ）されている。従って、筒管部５Ａに圧入内嵌されたシール体Ａは、第１排気管１の姿勢如何に拘らずに勝手に抜け出てしまうことが生じないように構成されている。
【００２２】
図１〜図３に示すように、シール体Ａの摺動面１２と第２フランジ２Ｆの外周面９ａとが球面接触していること、及び上記構成の圧接機構３とによる摺動面１２と外周面９ａとの相対球面移動により、排気管継手Ｔにおいて第１排気管１と第２排気管２とは、図１に仮想線で示す第２フランジ２Ｆのように相対角度変位可能に気密接合される構成となっている。尚、図３は、図２に示す組付け初期状態からシール体Ａの摺動面１２が摩耗して所定厚み（例：１ｍｍ）ｄだけ減った状態を示している。その図３に示すように、摺動面１２がかなり摩耗した状態でも、周溝２５即ち凹部２４はまだ残っており、そこに保持される潤滑材２３が依然として蓄えられている。
【００２３】
本発明による排気管継手Ｔでは、図２，図４に示すように、シール体Ａを第１フランジ１Ｆに抜止め状態で内嵌する構成とされている。第１フランジ部１Ｆの筒管部５Ａの内周面１９と、シール体Ａの外周面１０とは互いに管軸心Ｐと平行であって、シール体Ａが筒管部５Ａに圧入されるように設定されている。従って、筒管部５Ａに圧入されたシール体Ａは、第１排気管１の向き如何に拘らずに自然に抜け出ることは無く、組付性に優れるものとなっている。
【００２４】
そして、第１フランジ１Ｆの、これに内嵌されるシール体Ａの嵌め込み限界を定める環状受止め面１８が、管軸心Ｐに近い箇所ほど管軸心Ｐ方向において奥に寄る傾斜を持つテーパ面に形成されている。即ち、テーパ管部５Ｂの内周面である環状受止め面１８が、径内側ほど奥に寄る傾斜を持ち、シール体Ａの傾斜面１１に丁度面当たりするように構成されている。つまり、図４に示すように、シール体Ａを第１フランジ１Ｆに組付けるには、シール体Ａを管軸心Ｐ方向に強制移動させて、その外周面１０が内周面１９に対応するようにる筒管部５Ａに圧入する。その際、傾斜面１１が環状受止め面１８に当接することにより、圧入限界が構造上で規定される。
【００２５】
シール体Ａは第１フランジ１Ｆに圧入されているので、第１排気管１が第１フランジ１Ｆが下となる下向き姿勢であっても落ちてしまうことがない。故に、第２排気管２の第２フランジ２Ｆをシール体Ａにあてがっての圧接機構３の操作時に、シール体Ａが抜け出てしまうとか、抜け出ようとするシール体Ａを押さえながら第２フランジ２Ｆをあてがう等の煩雑な操作が不要であり、簡単で便利に排気管継手Ｔの組付けが行える優れた組付性を備えている。
【００２６】
また、環状受止め面１８及び傾斜面１１がテーパー面であることにより、圧接機構３による第２排気管２が押付けられて、圧入されているシール体Ａをさらに奥に押す力が作用する場合には、シール体Ａは径内方向に縮小してしようとして第２フランジ２Ｆの外周面９ａとの圧接力が増す方向に作用してシール性が良くなる、という好ましい効果が発揮される。もちろん、拡径湾曲部５とシール体Ａとの圧接力も増す方向に作用する。
【００２７】
次に、シール体Ａの製造方法について説明する。先ず、図５（ａ）に示すように、膨張黒鉛とステンレス糸からなる複合テープ２１を作成する複合テープ作成工程を行う。即ち、膨張黒鉛テープの外周でステンレス糸（ステンレス線材）によるニット編みを行い、それからローラー間で圧縮成形することにより、図５（ａ）に示す幅Ｗ（例：２０ｍｍ）で長さＬ（例：５８０ｍｍ）の複合テープ２１が得られる。耐熱材である膨張黒鉛は、厚さｔ＝０．３８ｍｍで耐熱グレードを有するものを例として用い、補強材としてのステンレス糸の例としては、材質がＳＵＳ３１６で直径０．２５ｍｍのものを用いて１２針のニット編みを行う。複合テープ２１における耐熱材と補強材との割合は、膨張黒鉛が３５重量％でステンレス糸が６５重量％に設定されている。
【００２８】
次に、テープ作成工程で得られた複合テープ２１を円周状に三周巻きし、それからプレス成形で圧縮する成形工程を行うことにより、図５（ｂ）に示す環状元体２２を作成する。プレス成形の際は、摺動面１２に潤滑材２３の保持が可能となる凹部２４、より詳しくは、耐熱性潤滑材２３の保持が可能となる複数の周溝２５による階段状の凹部２４が形成される。
【００２９】
そして、図６（ａ）に示す断面形状のように、階段状の凹部２４に耐熱性潤滑材（固体潤滑材）２３を塗布及び乾燥させる潤滑材塗布工程を行う。耐熱性潤滑材としては、フッ素樹脂と窒化ホウ素との混合物が挙げられるが、その他のものでも良い。また、その他の潤滑材としては、窒化ホウ素８３％で水酸化アルミニウム１７％で成る窒化ホウ素系のものも考えられる。潤滑材２３が乾燥したら、図６（ｂ）に示す断面形状のように、摺動面１２を削り又は押え加工によって凸球面状外周面９ａに沿う形状、即ち凹球面状内周面に成形（又は成型）する仕上げ工程を行い、完了となる。
【００３０】
〔実施例２〕
実施例２による排気管継手Ｔは、シール体Ａの形状が異なる以外は、実施例１の排気管継手Ｔと同じである。従って、その異なるシール体Ａについてのみ説明するものとする。実施例２のシール体Ａは、図７に示すように、傾斜面１１に代えて管軸心Ｐに直交する面である側周面２６に形成されており、直胴外周面１０のみで外周面２０が形成されている。
【００３１】
直胴外周面１０が第２フランジへの圧入外周面である。その他、形状や構造が実施例１のシール体Ａと同じ箇所には同じ符号を付すものとする。この場合でも、環状受止め面が径が小さくなるほど管軸心方向で内奥による傾斜のテーパ面であれば、管軸心Ｐ方向の押圧力によってシール体Ａと第２フランジとの圧接力が増す方向に作用して好ましい。
【００３２】
〔別実施例〕
環状シール体Ａを、例えば周溝とこれに嵌る周突状とで成る嵌め込み構造によって、或いは接着剤によって第１フランジに内嵌しても良く、前述の圧入と総称して「前記環状シール体を前記第１フランジに抜止め状態で内嵌する」と表現するものとする。
【符号の説明】
【００３３】
１          第１排気管
１Ｆ        第１フランジ
２          第２排気管
２Ｆ        第２フランジ
３          圧接機構
９ａ        第２フランジの外周面
１２        摺動面
１６        内周面
１８        環状受止め面
２４        凹部
２５        周溝
Ａ          環状シール体
【図１】
2010255524.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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